LTE網路架構



LTE的高階網路架構由以下三個主要元件組成

  • 使用者裝置 (UE)。

  • 演進的UMTS陸地無線接入網 (E-UTRAN)。

  • 演進分組核心網 (EPC)。

演進分組核心網與外部世界的分組資料網路(例如網際網路、私有企業網路或IP多媒體子系統)進行通訊。系統不同部分之間的介面分別表示為Uu、S1和SGi,如下所示

LTE Architecture

使用者裝置 (UE)

LTE使用者裝置的內部架構與UMTS和GSM使用的架構相同,實際上是一個移動裝置 (ME)。移動裝置包含以下重要模組:

  • 移動終端 (MT):處理所有通訊功能。

  • 終端裝置 (TE):終止資料流。

  • 通用積體電路卡 (UICC):也稱為LTE裝置的SIM卡。它執行一個名為通用使用者識別模組 (USIM) 的應用程式。

USIM儲存使用者特定資料,與3G SIM卡非常相似。它儲存有關使用者電話號碼、歸屬網路標識和安全金鑰等資訊。

E-UTRAN(接入網)

演進的UMTS陸地無線接入網 (E-UTRAN) 的架構如下圖所示。

LTE E-UTRAN

E-UTRAN處理移動裝置和演進分組核心網之間的無線通訊,只有一個元件,即演進基站,稱為eNodeBeNB。每個eNB是一個基站,控制一個或多個小區中的移動裝置。與移動裝置通訊的基站稱為其服務eNB。

LTE移動裝置一次只與一個基站和一個小區通訊,eNB支援以下兩個主要功能:

  • eNB使用LTE空中介面的模擬和數字訊號處理功能向所有移動裝置傳送和接收無線傳輸。

  • eNB透過傳送諸如切換命令之類的信令訊息來控制其所有移動裝置的低層操作。

每個eNB透過S1介面連線到EPC,還可以透過X2介面連線到附近的基站,該介面主要用於切換期間的信令和分組轉發。

家庭eNB (HeNB) 是使用者購買的基站,用於在家庭內提供微蜂窩覆蓋。家庭eNB屬於封閉使用者組 (CSG),只有擁有也屬於封閉使用者組的USIM的移動裝置才能訪問。

演進分組核心網 (EPC)(核心網)

演進分組核心網 (EPC) 的架構如下圖所示。為了簡化起見,圖中未顯示一些其他元件。這些元件例如地震和海嘯預警系統 (ETWS)、裝置識別暫存器 (EIR) 和策略控制和計費規則功能 (PCRF)。

LTE EPC

以下是上述架構中每個元件的簡要說明:

  • 歸屬使用者伺服器 (HSS) 元件是從UMTS和GSM繼承過來的,是一箇中央資料庫,其中包含所有網路運營商使用者的相關資訊。

  • 分組資料網路 (PDN) 閘道器 (P-GW) 使用SGi介面與外部世界(即分組資料網路PDN)通訊。每個分組資料網路都由一個接入點名稱 (APN) 來標識。PDN閘道器的作用與UMTS和GSM中的GPRS支援節點 (GGSN) 和服務GPRS支援節點 (SGSN) 相同。

  • 服務閘道器 (S-GW) 充當路由器,並在基站和PDN閘道器之間轉發資料。

  • 移動性管理實體 (MME) 透過信令訊息和歸屬使用者伺服器 (HSS) 來控制移動裝置的高階操作。

  • 策略控制和計費規則功能 (PCRF) 是上圖中未顯示的元件,但它負責策略控制決策,以及控制位於P-GW中的策略控制執行功能 (PCEF) 中的基於流量的計費功能。

服務閘道器和PDN閘道器之間的介面稱為S5/S8。它有兩種略微不同的實現方式,如果兩個裝置在同一網路中,則為S5;如果它們在不同的網路中,則為S8。

E-UTRAN和EPC之間的功能劃分

下圖顯示了LTE網路中E-UTRAN和EPC之間的功能劃分。

LTE E-UTRAN and EPC

2G/3G與LTE

下表比較了2G/3G和LTE中使用的各種重要的網路元素和信令協議。

2G/3G LTE
GERAN和UTRAN E-UTRAN
SGSN/PDSN-FA S-GW
GGSN/PDSN-HA PDN-GW
HLR/AAA HSS
VLR MME
SS7-MAP/ANSI-41/RADIUS Diameter
Diameter GTPc-v0和v1 GTPc-v2
MIP PMIP
廣告